真随机脉冲X射线CCD信号发生器  

An X-ray CCD Signal Generator with True Random Arrival Time

作　　者：霍嘉[1,2] 徐玉朋[1] 陈勇[1] 崔苇苇[1] 李炜[1] 张子良[1] 韩大炜[1] 王于仨[1] 王娟[1] 

机构地区：[1]中国科学院高能物理研究所粒子天体物理研究中心,北京100049 [2]西安科技大学电气与控制工程学院,西安710054

出　　处：《核电子学与探测技术》2011年第2期174-177,217,共5页Nuclear Electronics & Detection Technology

摘　　要：真随机脉冲X射线CCD信号发生器采用FPGA控制,产生幅度可调、时间间隔服从指数分布的真随机信号。针对传统的真随机数生成器(TRNG)中存在资源开销大、可移植性差的问题,采用了一种基于振荡器抖动和相位噪声的随机数发生器实现方法。该真随机数发生器以FPGA内部门电路构成的环形振荡器电路作为随机源,并采用两种不同的伪随机处理电路相结合的方式进行后处理来提高随机特性。另外,探讨了采样频率等设计参数对真随机数发生器输出结果随机特性的影响。最后,对X射线CCD信号发生器的信号输出做了统计检验,并对信号输出的性能指标参数做了测试,测试结果表明该发生器较好地仿真了核脉冲到达时间的随机特性。X射线CCD信号发生器将用于硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星低能望远镜电子学系统在室温下的功能调试。An FPGA-based true random signal generator with adjustable amplitude and exponential distribution of time interval is presented.Since traditional true random number generators（TRNG） are resource costly and difficult to transplant,we employed a method of random number generation based on jitter and phase noise in ring oscillators formed by gates in an FPGA.In order to improve the random characteristics,a combination of two different pseudo-random processing circuits is used for post processing.The effects of the design parameters, such as sample frequency are discussed.Statistical tests indicate that the generator can well simulate the timing behavior of random signals with Poisson distribution.The X-ray CCD signal generator will be used in debugging the CCD readout system of the Low Energy X-ray Instrument onboard the Hard X-ray Modulation Telescope（HXMT）.

关 键 词：真随机信号 FPGA 振荡采样法 X射线CCD 

分 类 号：TN782[电子电信—电路与系统]